I CIзам
Лекция 24. Двукратное АПВ. Схема двукратного АПВ
28. Лекция Автоматическая частотная разгрузка; регулирующий эффект нагрузки
177
28. Лекция 28. Автоматическая частотная разгрузка; регулирующий
178
Таким образом, зная коэффициент Кн, можно по выражению (28.2) определить, на сколько герц снизится частота при определенном значении дефицита активной мощности ∆Р, выраженном в процентах к полной нагрузке энергосистемы. Зная величину снижения частоты в аварийном режиме fав по сравнению с номинальной частотой 50 Гц, можно определить установившееся значение частоты:
fав = 50 - ∆f или fав = 50 - ∆Р%
𝟐Кн. (28.3) Если до возникновения дефицита энергосистема работала с частотой fc, отличной от 50 Гц, выражение (28.3) будет иметь следующий вид:
fав = fc - ∆Р%
𝟐Кн. (28-3а) Устройства АЧР должны устанавливаться там, где возможно возникновение значительного дефицита активной мощности во всей энергосистеме или в отдельных ее районах, а мощность потребителей, отключаемых при срабатывании АЧР, должна быть достаточной для предотвращения снижения частоты, угрожающего нарушением работы механизмов собственных нужд электростанций, что может повлечь за собой лавину частоты. Устройства АЧР должны исключать возможность даже кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц, время работы с частотой ниже 47 Гц не должно превышать 20 с, а с частотой ниже 48,5 Гц – 60 с.
При выполнении АЧР необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы или энергообъединения на части, в которых может возникнуть дефицит активной мощности, а также то обстоятельство, что нагрузка, а следовательно, и возможный дефицит активной мощности меняются в зависимости от сезона, времени суток, дней недели.
Лекция 29. Основные сведения о противоаварийной автоматике сетей 220–500кВ
Содержание лекции: качественный анализ влияния аварийных возмущений на режим работы энергосистемы.
Цель лекции: дать представление об основных видах противоаварийной автоматики.
Классификация устройств противоаварийной автоматики
Развитие энергосистем и соединение их в крупные объединенные энергосистемы (ОЭС), сооружение сверхмощных ТЭС и ГЭС и протяженных сильно загруженных электропередач выдвинули ряд новых требований в части дальнейшей автоматизации управления режимами энергосистем. В связи с этим возникла необходимость: непрерывного контроля за режимами линий электропередачи, нагрузка которых может внезапно возрасти; выявления
179
моментов отключения линий, сопровождающихся набросами мощности и опасными перегрузками параллельных линий, автотрансформаторов и другого оборудования; выявления моментов разрыва электропередач, нарушения устойчивости и характера возникшего при этом асинхронного режима.
Опасность нарушения нормального режима может возникнуть также и при слабых возмущениях, например при медленном увеличении передаваемой по линии мощности, приводящем к нарушению статической устойчивости.
Нарушение нормального режима при больших возмущениях происходит весьма быстро, предотвратить и даже ликвидировать это нарушение действиями обслуживающего персонала практически невозможно. Для решения этой задачи используются различные средства ПА.
По своему назначению все устройства ПА можно разделить на несколько видов:
- устройства автоматического предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы (АПНУ);
- устройства автоматической ликвидации асинхронного режима (АЛАР);
- устройства автоматического ограничения повышения частоты (АОПЧ);
- устройства автоматического ограничения снижения частоты (АОСЧ), в том числе автоматической частотной разгрузки (АЧР);
- устройства автоматического ограничения снижения напряжения (АОСН);
- устройства автоматического ограничения повышения напряжения (АОПН);
- устройства автоматической разгрузки оборудования (АРО).
Назначение различных видов противоаварийной автоматики можно проследить на примерах качественного анализа влияния аварийных возмущений на режим работы энергосистемы, схема которой приведена на рисунке 29.1. В качестве одного из примеров рассмотрим влияние КЗ на одной из параллельных линий участка ЭСЗ – ЭС4. После отключения поврежденной линии устройствами релейной защиты мощность, ранее передававшаяся по двум линиям, будет передаваться по одной и может превысить некоторое предельное значение, следствием чего будет нарушение устойчивости параллельной работы генераторов электростанций ЭС1 – ЭСЗ относительно генераторов электростанции ЭС4. Для предотвращения этого нарушения применяются устройства АПНУ, действующие на ограничение мощности генераторов передающей части энергосистемы (электростанции ЭС1 – ЭСЗ). Для того чтобы это ограничение мощности не вызывало снижения частоты в энергосистеме, в приемной части ее (на электростанции ЭС4) применяются устройства, действующие на увеличение загрузки работающих генераторов или отключение части потребителей.
180
Рисунок 29.1 – Схема участка энергосистемы
Опасность нарушения устойчивости может возникнуть и при КЗ на линии ЭС1 – ЭСЗ, поскольку мощность, вырабатываемая электростанцией ЭС1, будет передаваться по линии ЭС1 – ЭС2, увеличивая ее загрузку. В этих условиях возможно нарушение устойчивости параллельной работы генераторов электростанции ЭС1 относительно остальной части энергосистемы. Для предотвращения нарушения устойчивости в рассматриваемом случае ограничение мощности следует применить на электростанции ЭС1, а увеличение загрузки работающих генераторов или отключение нагрузки потребителей — на электростанциях ЭС2 – С4.
При отказах устройств АПНУ возможно нарушение устойчивости параллельной работы и как следствие — возникновение асинхронного хода, являющегося наиболее опасным нарушением режима, поскольку он сопровождается глубокими колебаниями напряжения в узловых точках энергосистемы, что неблагоприятно для работы потребителей. Кроме того, в асинхронном режиме электростанции, вышедшие их синхронизма, перестают выдавать мощность в приемную энергосистему. Последнее обстоятельство приводит к тому, что частота в передающей части энергосистемы (избыточной по мощности) увеличивается, а в приемной части (дефицитной по мощности) уменьшается.
Для прекращения асинхронного режима применяются устройства АЛАР, действующие на восстановление синхронизма (ресинхронизацию) или разделение энергосистемы на несинхронно работающие части. Для обеспечения ресинхронизации выполняются мероприятия, направленные на выравнивание частот: в передающей части энергосистемы применяется разгрузка турбин электростанций или отключение части генераторов, в приемной части энергосистемы – загрузка работающих генераторов или отключение части нагрузки.
Одним из тяжелых видов аварийного возмущения является также разрыв электропередачи, связывающей две части энергосистемы. Так, при разрыве электропередачи ЭСЗ – ЭС4 (рисунок 28.1), возникающем при отключении одной из параллельных линий в условиях, когда вторая параллельная линия выведена в ремонт, в одной части энергосистемы (на электростанциях ЭС1
181
– ЭСЗ) возникает избыток мощности генераторов, в другой части, питающейся от ЭС4, – дефицит. Избыток мощности может привести к опасному повышению частоты. Для предотвращения указанного предусматриваются устройства АОПЧ, действующие на разгрузку турбин электростанций или на отключение части генераторов (в основном гидрогенераторов), или на отделение тепловых электростанций от гидроэлектростанций с примерно сбалансированной нагрузкой.
Дефицит мощности, приводящий к опасному понижению частоты, ликвидируется устройствами АОСЧ, которые действуют на автоматический частотный ввод резерва, автоматическую частотную разгрузку потребителей (АЧР) или на выделение электростанций со сбалансированной нагрузкой для сохранения их собственных нужд.
В дефицитной части энергосистемы помимо снижения частоты возможно снижение напряжения, обусловленное дефицитом реактивной мощности.
Опасность снижения напряжения связана с возможностью нарушения устойчивости потребителей и возникновения лавины напряжения. Для предотвращения опасного снижения напряжения предусматриваются устройства АОСН, действующие на форсировку возбуждения генераторов, отключение шунтирующих реакторов и отключение части нагрузки.
Линии электропередачи напряжением 330 кВ и выше могут быть источниками опасного для электрооборудования электростанций и подстанций повышения напряжения при их одностороннем отключении. Для предотвращения длительного повышения напряжения применяют устройства АОПН, действующие на включение шунтирующих реакторов или отключение линии.
Отключение одной из линий, питающих нагрузку подстанции ПС5 (рисунок 28.1), может вызвать перегрузку оставшейся в работе линии по условию ее термической стойкости. Для предотвращения повреждения линии используются устройства АНМ (автоматика наброса мощности), действующие на ограничение мощности питающей электростанции (если это мероприятие эффективно) или на отключение части нагрузки.
Лекция 30. Возмущающие воздействия на электроэнергетические